地面塌陷和地面沉降课件.ppt
《地面塌陷和地面沉降课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《地面塌陷和地面沉降课件.ppt(106页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第九讲地面塌陷和地面沉降,插入全国经济区城市群规划图片,优势的交通、地理和资源背后,存在着地面塌陷、地面沉降等问题,限制着经济区和城市群的发展。,2010.4.2 德国贝恩堡直径30m、深40m塌陷坑2010.4.8 广西贺州一水塘出现近20个塌陷坑2010.5.3 四川宜宾半月43个塌陷坑,最大直径60米2010.5.26 甘肃兰州高速路塌陷坑2010.5.27 湖南沅陵人行道突然塌陷2010.5.28 湖北武汉徐东大街路面塌陷2010.5.30 四川成都大邑新场镇、崇州怀远镇连续多个天坑2010.5.31 危地马拉地面塌陷形成大坑深60m、径30m 2010.6.3 广西来宾地陷巨坑连成2
2、00m塌陷带2010.6.4 江西南昌昌南大道与迎宾北大道交叉口突然塌陷2010.6.4 浙江衢州高速公路巨坑直径8米、深10m.,地面塌陷,2009年7月22日,黑龙江鸡西鑫永丰煤矿地面塌陷,引发矿井水灾。,黑龙江鹤岗煤矿,开采70多年来,已塌陷土地41.97km2,搬迁房屋总建筑面积39.7104m2,,2000年4月6日,洪山区青菱乡烽火村地面塌陷。陷坑18个,最大陷坑长63米、深67米。倒塌,有16栋民房出现不同程度的开裂、破损。,2008年11月15日杭州地铁一号线地面塌陷事故,造成75米的路面陷落了15米,正在行驶的十一辆汽车包括一辆公交车陷入坑内,17人死亡,4人失踪。,(一)岩
3、溶地面塌陷分布 岩溶塌陷主要集中在扬子地台和华北地台的碳酸盐岩分布区,可分为南、北岩溶塌陷高发区。,地面塌陷,地面塌陷,1、北方岩溶地面塌陷区 以大型宽缓的褶皱和断块构造为主,气候较干旱,降水量少,岩溶发育程度不高,除古代的岩溶洞穴系统有部分残留外,现代岩溶主要以溶蚀裂隙为主。岩溶地面塌陷大多集中在山区与平原的过渡地带,如辽宁省的南部、山东的泰安、枣庄、莱芜、河北的唐山、秦皇岛柳江盆地、江苏的徐州、安徽的淮南、淮北等地。分布有古代岩溶塌陷的痕迹陷落柱。华北地台曾经历过多次构造运动,地下水的区域排泄基准面也多次变迁,致使碳酸盐岩地层形成大量的洞穴。,2、南方岩溶塌陷区 气候温热湿润,植被茂密,地
4、质构造多为紧密的褶皱和密集的断块,现代岩溶十分发育。裸露岩溶区和半裸露岩溶区的面积占碳酸盐岩总面积的41.3%,主要分布于云南、贵州、四川、广西、湖南、江西、湖北等省。湖南省岩溶塌陷居全国之首,其次为广东省和广西壮族自治区,再其次为贵州、云南、四川。矿山排水、开采地下水、水库蓄水等人为干扰岩溶水流场的活动,是诱发岩溶地面塌陷的主导力量。,地面塌陷,(二)矿山采空区地面塌陷的分布 矿山采空区地面塌陷是我国地面塌陷中另一种重要形式。其中煤矿开采造成的地面塌陷比例最大。目前我国采矿业造成的地面塌陷主要分布在全国20个省区市,塌陷点总数达17138个,占全国各种类型地面塌陷总点数44.4%,其中湖南省
5、为12549个,再其次为内蒙古自治区2800个,再其次分别为山西、黑龙江、安徽、河南等省。,地面塌陷,到2003年地面沉降面积已达到93,855km2,形成长三角、华北平原、和汾渭盆地等地面沉降灾害严重区。,地面沉降,图 例,沉降量大于2000mm,沉降量5001000mm,沉降量10002000mm,沉降量小于500mm,西安,太原,天津,上海,无锡,唐海,苏州,常州,杭州,湖州,阜阳,沧州,北京,曲周,绍兴,宁波,温岭,温州,南通,泰州,徐州,衡水,晋州,石家庄,大城,任丘,保定,霸洲,德州,东营,济宁,菏泽,许昌,洛阳,开封,淮北,宿州,台北,大同,榆次,临汾,运城,广州,珠海,海口,昆
6、明,哈尔滨,大庆,福州,嘉兴,扬州,洪湖,屏东,云林,台北,云林,屏东,广州,珠海,海口,我国发现地面沉降的主要城市,地面沉降,长江三角洲地面沉降现状图,地面沉降,上海市地面累积沉降量等值线图(一九九六二一年),地面沉降,苏锡常地区2002年地面沉降速率图,苏锡常地区至2002年地面累计沉降量等值线图,地面沉降,华北平原地面沉降等值线图,地面沉降,太原市累计地面沉降等值线图(19562000年),大同市累计地面沉降等值线图(19881993年),地面沉降,地面塌陷,提 纲,一、概述二、地面塌陷形成条件及发生机理三、岩溶塌陷稳定性评价四、地面塌陷的防治,一、概述,地面塌陷,定义:天然洞穴或人工洞
7、室上覆岩土体失稳突然陷落,导致地面快速下沉、开裂的现象和过程。地下存在空洞是地面塌陷发生的先决条件,地下空洞可分为天然洞穴和人工洞室两类。天然洞穴是由自然地质作用形成的,包括岩溶洞穴、土洞(黄土洞穴、红土洞穴、冻胀丘融化形成的土洞)。人工洞室是人工采掘活动所形成的,包括人防工程、地铁、隧道、蚀洞和采矿形成的地下巷道系统。,地面塌陷的危害,一、概述,(一)破坏地面建筑、造成人员伤亡(二)损毁铁路、公路和水利设施(三)破坏农田(四)引发矿井水患,二、地面塌陷的形成条件及发生机理,地面塌陷的形成条件(一)岩土体的内部条件1、地下存在空洞2、洞穴围岩状况 地下洞穴的受力状况如同梁的受力,洞的顶板相当于
8、承载上覆岩土体自重的梁,洞的两侧如同位于梁端的两个支点。是否发生塌陷取决于顶板能够形成稳定的支撑拱。,(二)岩土体的外部条件1、自然影响因素(1)大气降水 使洞顶覆岩的含水层增大,自重加大;下渗水流会湿润裂隙面,降低岩石块体间的抗滑阻力。入渗的水流进入围岩中的宽大裂隙,形成动水压力和冲刷作用。在岩溶地区,降水入渗对补给封闭岩溶洞穴,引起洞内气压变化,导致气爆发生,引发洞顶塌陷。,二、地面塌陷的形成条件及发生机理,(2)河、湖近岸地带的侧向倒灌作用 河、湖近岸地带普遍分布着孔隙潜水与岩溶水组成的双层含水介质。河湖水位变动引起地下空腔内和上浮覆盖层水位的变化,引起岩土层潜蚀、气压变化等,促使地面塌
9、陷发生。(3)地震 地震力引起洞顶覆岩及洞壁岩土体损伤,加剧变形;当上覆松散饱水细粒物质时,易“液化”形成地面塌陷。,二、地面塌陷的形成条件及发生机理,2、人为活动的影响 人为激发活动主要表现在地面施加荷载、人为爆破和车辆振动、水库蓄放水的人工调节等。对于岩溶地面塌陷,除上述人为活动外,地下水的抽排、回灌,尤其是快速、大降深的抽水活动往往是引发地面塌陷最普遍的原因。,二、地面塌陷的形成条件及发生机理,二、地面塌陷的形成条件及发生机理,地面塌陷发生的机理(一)矿山采空区地面塌陷的机理,第一阶段为掘进和回采的初期,存在冒落带、断裂带和弯曲带;第二阶段为地裂缝发展阶段,仅存在冒落带和断裂带;第三阶段
10、为地面塌陷阶段,仅存在冒落带。,1、潜蚀作用2、真空吸蚀效应3、压强差效应4、自重效应5、浮力效应6、土体强度效应7、其他效应 形成塌陷的原因很多,因地制宜,可能是一种原因为主导,也可能是多种因素综合作用的结果。,二、地面塌陷的形成条件及发生机理,(二)岩溶地面塌陷的机理,岩溶塌陷稳定性的评价包括:塌陷堆积体(简称塌陷体)、土洞及浅埋岩溶洞隙等三个方面的稳定性评价。,(一)塌陷体的稳定性评价 塌陷体的稳定性主要根据塌陷的微地貌特征、堆积物的性状及地下水埋藏与活动情况等因素进行定性评价见表。,三、岩溶塌陷稳定性评价,(二)土洞稳定性的评价 休止状态的土洞其稳定性主要取决于土洞顶板埋深或其与安全临
11、界厚度之比。,1成拱分析法(普罗特尼可夫塌落拱理论)当洞隙顶板岩体被密集裂隙切割呈块状或碎块状时,或处于松散层中的土洞,可认为顶板将成拱形塌落,而其上荷载及岩、土体则由拱自身承担。此时破裂拱高h 为:,式中,h 破裂拱高(安全临界高度,m);h0 洞隙高度(m);b 洞隙宽度之半(m);内摩擦角(度);f 坚固系数(普氏系数);R 岩石单轴饱和抗压强度(M Pa);n粘性土剪切面上的正压力;c 土的粘聚力。,三、岩溶塌陷稳定性评价,2坍塌平衡法 土洞顶板土体的平衡条件(见图)是:,式中,G A B D C 土体自重;F 侧壁摩擦阻力;H 0 极限平衡时的顶板厚度(安全临界厚度);D 土洞跨度;
12、土体密度;侧压力系数;内摩擦角。,三、岩溶塌陷稳定性评价,3顶板坍塌堵塞法 对于顶板较破碎的洞隙或土洞顶板,在洞内无水流搬运迁移的情况下,坍落后其体积松胀,当坍塌到一定高度时,洞体将被完全堵塞,此时可认为洞体空间已被支撑,不再向上扩展。其所需的坍塌高度(即安全临界高度)h1 可估算如下:,三、岩溶塌陷稳定性评价,(三)浅埋岩溶洞隙的稳定性评价,三、岩溶塌陷稳定性评价,1、洞隙稳定性的定性评价,2、洞隙稳定性的半定量评价(1)洞隙顶板的安全厚度评价 对于比较完整的微风化坚硬岩石组成的洞隙顶板,根据大量的洞隙地基工程实例调查统计,其安全厚度主要与洞跨有关,一般洞隙厚跨比,即为稳定安全。,(2)结构
13、力学近似分析法 按洞隙顶板抗弯厚度计算 按板梁受力情况,其受力弯矩按下列情况计算:A当顶板跨中有裂缝,顶板两端支座岩石坚固完整时,按悬臂梁计逄:B当裂隙位于支座处,而顶板较完整时,按简支梁计算:C若支座和顶板岩石均较完整、裂隙胶结良好时,按两端因定梁计算:,三、岩溶塌陷稳定性评价,抗弯验算:(对于矩形梁:)故,式中,M 弯矩(kNm);q 顶板所受总荷载,q q1 q2 q3;q1 顶板厚为h 的岩石自重(kNm);q2 顶板覆土层自重(kNm);q3 顶板上附加荷载(kNm);l 洞隙跨度(m);弯曲应力(kPa);抗弯强度(kPa),对灰岩一般取抗压强度的110 0125;b 梁板的宽度(
14、m);h 顶板岩层厚度(m)。,三、岩溶塌陷稳定性评价,按洞隙顶板抗剪的安全厚度验算:由下列极限平衡条件计算顶板厚度h:,式中,F上部荷载传至顶板的竖向力(kN);G 顶板岩土自重(kN);U 洞体顶板处平面周长(m);frv 顶板岩体的抗剪强度,对灰岩一般取抗压强度的0.06 0.13(kPa)。除上述计算公式外,应用于土洞稳定性评价的成拱分析法,坍塌平衡法及坍塌堵塞法等计算公式,也可利用。,三、岩溶塌陷稳定性评价,四、地面塌陷的防治,“以防为主、及时治理”,(一)岩溶地面塌陷的防治1、岩溶地面塌陷灾害预防(1)查明洞穴分布:区域地质遥感物探钻探划分危险区等级;(2)对已出现地面变形,但尚未
15、塌陷的地点,要圈围出警戒区,及时撤离人员;(3)减少溶洞地下水变动;(4)加强宣传教育、群测群防。,四、地面塌陷的防治,2.岩溶地面塌陷的治理,(1)清除填堵法(2)跨越法(3)强夯法(4)钻孔充气法(5)灌注填充法(6)深基础法(7)旋喷加固法,广西桂林榕城回填堵塞法治理岩溶地面塌陷,铁道部门用扣轨梁跨越岩溶塌陷,山东泰安车站用灌浆堵塞岩溶裂隙防治地面塌陷,铁道部门用旋喷桩加固软土地基防治岩溶塌陷,湖南白洋湾水库用卧管和烟筒通气法防治岩溶塌陷,(二)采空区地面塌陷的防治 1、采空区地面塌陷危害的预防(1)矿山开采前应结合开采方式、开采进度,运用采动理论估算不同开采期,地面变形的范围和程度,做
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 地面 塌陷 地面沉降 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-2174749.html